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思考基于信息技术的智慧数理实验室

日期:2018-09-26 19:39
  当今社会已进入疾速开展的信息化时代,信息技术已浸透到社会的各个范畴。2008年“智慧地球”理念被IBM公司提出后,迅速在各行各业发生了宏大的反响和革新,随之智慧城市、智慧医疗、智慧校园、智慧教室等理念应运而生。目前,信息技术已浸透到教育教学的各个方面,与教育教学发作了深度交融。
  在根底教育阶段,文科实验室次要面向物理、化学、生物学科,从信息化开展对实验室要求来看,还存在实验室信息管理零碎不健全、没有及时将先进的信息技术融入文科实验室、数学实验室亟待建立等成绩。因而,要提升实验室建立程度就必需强化实验室信息化建立,提出了建立智慧数理实验室的想象,旨在将信息技术使用于文科实验室建立,营建基于信息技术的网络化、数字化、智能化的古代化实验环境,为培育具有理论才能和创新肉体的人才提供必要保证。
文科实验室信息化需求
  1.实验室需完成信息化管理
  文科实验室触及的学科较多,固定资产、实验耗材品种多、数量大,这些实验器材的账目管理通常依托手工记载,各学科实验室间资源反复配置,资源共享难以完成,存在信息孤岛景象。实验室内需装置智能监控零碎,使其能对各类潜在风险停止预警,确保平安。
  2.实验室设备需满足信息化教育的要求
  信息化教育是信息技术与教育的深度交融,并对教育停止革新与创新。信息化教育的次要特征是:教材多媒体化、资源网络化、环境虚拟化、教学特性化、学习自主化、活动协作化、管理自动化。随着信息技术的开展,文科实验室建立虽融入了一些信息化要素。
  3.需求树立数学实验室
  新公布的《普通高中数学课程规范(2017年版)》指出:“在数学教学中,信息技术是先生学习和教员教学的重要辅佐手腕,为师生交流、生生交流、人机交流搭建了平台,为学习和教学提供了丰厚的资源。因而,教员应注重信息技术的运用,优化课堂教学,转变教学与学习方式。”因而,依照课程规范要求,树立数学实验室势在必行。
智慧数理实验室外延
  1.物联网与智慧实验室
  目前,关于智慧实验室的研讨都是基于物联网技术,物联网是指“经过各种信息传感设备,按商定的协议,把任何物品与互联网衔接起来,停止信息交流和通讯,以完成智能化辨认、定位、跟踪、监控和管理的一种网络”,即物物相连的互联网,物联网具有片面感知、牢靠传递、智能处置等特点。
  智慧实验室目前还没有一致的规范定义,通常普遍认可的定义是“智慧实验室是以物联网技术为中心,应用新一代信息技术为广阔师生提供一个片面的智能感知实验环境和综合信息效劳平台,完成实验室的智能化、平安化、可视化管理,资源的互联、人员的互动协作以及开放实验室设备资源、教学资源、科研资源的高度信息共享。”
  2.智慧数理实验室概念界定与实际架构
  针对根底教育阶段文科实验室信息化需求,以古代信息技术为支撑,将智慧实验室理念运用到根底教育阶段文科实验室建立中,建立智慧数理实验室为完成信息技术与文科教学的深度交融提供条件保证。智慧数理实验室是指在“互联网+”、大数据、虚拟理想、人工智能等古代信息技术支持下,将信息技术运用到数学、物理、化学、生物实验室,即数理实验室建立中,树立实验室信息管理零碎,为实验室管理和实验教学与科研提供智能化的任务、学习环境;树立数字化实验室、虚拟仿真实验室、数学实验室,为师生展开基于信息技术的文科实验和实验教学及研讨提供条件保证和技术支持,以构建基于信息技术的、有利于施行智慧教育的理论场所。智慧数理实验室实际架构见图1。
智慧数理实验室建立内容
  1.树立实验室信息管理零碎
  学校可依据实验室特点开发、设计、引进契合本校实验室管理实践需求的实验室信息管理零碎,完成对实验室设备、耗材、环境、平安、材料、人员等停止信息化管理。设备管理次要指对实验室固定资产进举动态管理,便于设备管理部门、职能部门、实验室任务人员、教员等随时查询,并可依据实践需求构成各种报表,为各种决策提供数据支持。关于实验耗材管理,需树立实验耗材数据库,完成对实验耗材台账的静态管理、分类查询。在实验室内装置智能安防零碎,次要包括烟雾火警探测器、可燃气探测器等,对实验室停止在线24小时监控。经过装置智能家居零碎,可完成对实验室内灯光、空谐和窗帘等家居设备的智能化管理和控制,对实验室内的空气质量、温度、湿度、粉尘等环境目标完成一致监控和管理。经过树立实验设备、实验耗材、实验材料等数据库,使实验室资源实行一致管理,防止资源反复配置,以完成资源共享。
  2.树立数字化实验室
  数字化实验室是指装备了多套数字化实验零碎,并以其为次要实验手腕,可供师生展开数字化实验的场所。数字化实验是应用计算机、传感器、数据采集器和配套软件停止的实验。其最突出特点是实时、精确、综合、直观,可作为惯例实验教学的辅佐和无益补充,在传统实验难以或无法完成的状况下,可以借助数字化实验手腕完成。
  3.树立虚拟仿真实验室
  虚拟仿真实验室采用虚拟理想技术在计算机上树立虚拟仿真实验室环境,提供可操作的虚拟实验仪器,是虚拟理想技术在迷信实验中使用研讨的重要载体。基于虚拟理想技术的迷信实验叫作虚拟实验,是指在计算机零碎中创立虚拟实验环境,用软件模仿虚拟设备,先生可以像在理想实验环境中一样完成各种实验。虚拟实验可无效补偿教学条件缺乏,既有利于教员解说,又有利于先生了解。
  4.树立数学实验室
  数学实验是学习数学的重要方式,数学实验室是让先生借助一定的实物工具或技术手腕,并在数学思想和数学思想的指点下,停止数学化操作的专有教室。高中数学实验室次要是以网络计算机为次要平台,应用相关的数学软件停止数学建模或数学探求;初中数学实验室既要注重应用数学软件停止数据的加工和处置,更要注重让先生对纸张、剪刀、模型、测量工具、作图工具等停止操作,逐渐建构并开展数学认知构造,取得数学活动的经历。树立数学实验室有利于构建基于信息技术的数学教学环境,为师生展开数学实验活动提供专业场所。
  在智慧数理实验室中除装置各自的专业设备外,还应完成泛在网络,装置教室互动反应零碎,完成在实验教学进程中师生、生生、人与资源的教学互动,便于展开教学活动和讨论交流,树立新型课堂师生关系。智慧数理实验室次要设备配置如图2所示。
智慧数理实验室建立的价值
  1.有助于迷信标准地管理实验室
  实验室信息管理零碎的树立,优化了实验室管理流程,促进了实验室管理的智能化。借助信息技术对实验室固定资产、实验耗材、实验室平安、实验环境、实验材料等停止一致管理,可视、集中、高效、便捷,进步了实验室管理效率和质量,使实验室管理愈加迷信和标准。
  2.有助于推进信息技术与学科教学深度交融
  智慧数理实验室为师生在信息化环境下展开文科实验及实验教学提供条件保证,有助于优化教学,既可促进教员教学办法创新,又可促进先生学习方式改动。例如数字化实验借助传感技术高精度的测量,可以对化学反响进程中的实验数据停止实时采集与剖析,且使实验数据和实验进程中物理参数的变化可视化出现,有助于师生更好地掌握实验静态。经过对实验后果停止剖析和揣测,有利于教员无效打破教学重点和难点,促进先生对知识的了解。在此进程中,先生不是主动地承受知识,而是在教员引导下,师生一同应用数字化实验研讨化学成绩,不只激起了先生的学习兴味,而且信息化环境为构成师生交流、生生交流的良好教学气氛和先生自主学习提供了弱小的技术支持,既有利于教员创新教学办法,又有利于先生自主建构知识,完成了信息技术与化学教学的无效交融。
  3.有助于进步师生的信息素养
  建立智慧数理实验室可使师生感遭到信息技术曾经浸透到教育教学、实验室管理的各个方面。展开数字化实验、虚拟实验、数学实验既可增进师生运用信息技术处理实践成绩的认识,又可进步师生信息技术的使用才能。在实验进程中经过对实验数据的获取、剖析和处置可以协助师生构成逻辑严谨的思想进程,使师生理解应用信息技术对传统实验停止改良的思绪和办法,经过亲身理论使师生看法到应用古代信息技术处理实践成绩的价值和作用,有助于进步师生的信息素养。
新宝5娱乐平台结语:
  建立智慧数理实验室是信息化社会开展对实验室建立的要求,学校需依据实践状况做好一致规划,在做好实验室根底设备建立的同时,还要增强对教员和实验室管理人员的信息技术使用才能培训,使教员在掌握古代信息技术根底上,还能将信息技术有针对性地使用于教学,无效改良教与学的方式,进步教员在信息化环境下的教学创新才能;使实验室管理人员可以运用信息技术管好、用好实验室,不时提升实验室管理程度,为学校教学和科研营建良好的信息化环境,为培育具有理论才能和创新肉体的智慧型人才提供无力保证。